Los reguladores de CC se pueden dividir en reguladores de CC lineales y reguladores de CC conmutados según sus principios de funcionamiento y estructuras. Cada uno presenta diferentes ventajas y desventajas:

1. Regulador de CC lineal:

Ventajas:

• Alta precisión de voltaje de salida:

Los reguladores lineales de CC compensan las variaciones de tensión de entrada ajustando la caída de tensión de los componentes (como transistores de potencia o transistores de efecto de campo) y permiten una regulación de tensión muy precisa. Su tensión de salida se puede estabilizar dentro de un rango de error muy pequeño; por ejemplo, alcanza una precisión de ±0,1 % o incluso superior. Es ideal para equipos electrónicos con requisitos de precisión de tensión extremadamente altos, como instrumentos de medición de alta precisión, fuentes de alimentación de laboratorio, etc.

• Pequeña ondulación de salida:

Dado que el elemento de ajuste del regulador lineal funciona en la región lineal, la tensión de salida es relativamente suave, prácticamente no hay ruido de conmutación de alta frecuencia y la tensión de rizado de salida suele ser del orden de milivoltios o incluso inferior. Esto lo hace especialmente adecuado para alimentar circuitos sensibles a las ondulaciones, como circuitos analógicos, circuitos de audio, etc., y puede evitar eficazmente la interferencia de rizado con las señales, garantizando así el funcionamiento normal del circuito y la calidad de la señal.

• Diseño de circuito simple:

La estructura del circuito del regulador lineal de CC es relativamente simple y se compone principalmente de elementos de ajuste, una fuente de tensión de referencia, un amplificador de comparación y un circuito de retroalimentación. No requiere circuitos de control complejos ni componentes de alta frecuencia, y es relativamente fácil de diseñar y depurar. Presenta ciertas ventajas para ciertos escenarios de aplicación con altos requisitos de coste y ciclo de desarrollo.

• Baja interferencia electromagnética (EMI):

Al no tener acción de conmutación de alta frecuencia, el regulador lineal no genera interferencias electromagnéticas de alta frecuencia y tiene poco impacto en los equipos electrónicos circundantes. En entornos con altos requisitos de compatibilidad electromagnética, como equipos médicos y aeroespaciales, los reguladores lineales son una mejor opción.

Desventajas:

• Baja eficiencia:

El elemento de ajuste del regulador lineal funciona en la región lineal, lo que consume mucha energía y reduce la eficiencia. Su eficiencia suele estar entre el 30 % y el 60 %, especialmente cuando la diferencia entre la tensión de entrada y la de salida es grande. Esto no solo genera un desperdicio de energía, sino que también provoca que el regulador genere más calor, lo que requiere medidas adicionales de disipación térmica y aumenta el coste y el volumen del sistema.

• Corriente de salida limitada:

Debido a la gran pérdida de potencia del elemento de ajuste, la corriente de salida del regulador lineal suele ser limitada. En aplicaciones que requieren una corriente de salida elevada, puede ser necesario utilizar varios reguladores lineales en paralelo o seleccionar otros tipos de reguladores, lo que incrementará la complejidad y el coste del circuito.

• Rango de ajuste de voltaje limitado:

La tensión de entrada del regulador lineal debe ser superior a la tensión de salida en un valor determinado para garantizar el funcionamiento normal del elemento de ajuste. Esto hace que su rango de ajuste de tensión sea relativamente estrecho y podría no cumplir los requisitos para algunas aplicaciones con grandes variaciones de tensión de entrada.

2. Regulador de CC conmutado:

Ventajas:

• Alta eficiencia:

El regulador de CC conmutado ajusta la tensión de salida controlando el tiempo de encendido y apagado del tubo de conmutación. Este funciona en estado de conmutación con menos pérdidas, lo que le confiere una alta eficiencia, que suele alcanzar entre el 70 % y el 90 % o incluso más. Esto le confiere grandes ventajas en aplicaciones que requieren una conversión de energía de alta eficiencia, como dispositivos electrónicos portátiles, vehículos eléctricos, etc., lo que permite prolongar la vida útil de la batería y reducir el consumo de energía.

• Gran corriente de salida:

El regulador de conmutación puede proporcionar una gran corriente de salida para satisfacer las necesidades de cargas de alta potencia. Mediante un diseño racional del circuito y la selección del tubo de conmutación adecuado, se puede alcanzar una corriente de salida de decenas de amperios o incluso superior, ideal para control industrial, suministro de energía para comunicaciones y otros campos.

• Amplio rango de ajuste de voltaje:

El regulador de conmutación puede realizar diversas funciones de conversión de voltaje, como boost, buck, buck-boost, etc. El voltaje de entrada puede ser mayor o menor que el voltaje de salida, y su rango de ajuste es amplio. Esto le permite adaptarse a diferentes condiciones de voltaje de entrada y ofrece mayor versatilidad y flexibilidad.

• Tamaño pequeño y peso ligero:

Gracias a la alta eficiencia del regulador de conmutación, la generación de calor es relativamente baja y no requiere un gran disipador de calor. Además, permite el uso de inductores, condensadores y otros componentes miniaturizados en su circuito, lo que lo hace compacto, ligero, fácil de integrar e instalar, ideal para dispositivos con espacio limitado, como teléfonos móviles, tabletas y otros dispositivos portátiles.

Desventajas:

• Gran ondulación de salida:

La tensión de salida del regulador de conmutación se obtiene filtrando la tensión de pulso de alta frecuencia. Aunque exista un circuito de filtrado, se producirá una cierta ondulación de alta frecuencia. La tensión de ondulación de salida suele ser de decenas de milivoltios o incluso superior. En algunos circuitos sensibles a la ondulación, se requieren medidas de filtrado adicionales para reducir su impacto, lo que incrementará la complejidad y el coste del circuito.

• Gran interferencia electromagnética (EMI):

Debido a la acción de conmutación de alta frecuencia del tubo de conmutación, se generan interferencias electromagnéticas de alta frecuencia que pueden afectar a los equipos electrónicos circundantes. Para cumplir con los requisitos de compatibilidad electromagnética, es necesario incorporar blindaje y filtrado electromagnético al circuito, lo que también incrementará su costo y volumen.

• Diseño de circuitos complejos:

El circuito de control del regulador de conmutación es relativamente complejo, y el tiempo de encendido y apagado del tubo de conmutación debe controlarse con precisión para lograr una salida de voltaje estable. Asimismo, es necesario considerar el accionamiento, la protección y el control de retroalimentación del tubo de conmutación. El diseño y la depuración son complejos y requieren un alto nivel de conocimientos técnicos por parte de los ingenieros.